基于三维能量多普勒超声联合PLGF的子痫前期风险预测模型的建立

熊俊,胡伟,李惠兰,徐丽娥

子痫前期(pre-eclampsia,PE)是指孕前血压正常的孕妇在孕20周后出现的以血压升高及蛋白尿为主要表现的妊娠期高血压疾病,该病若得不到及时有效的治疗,可引起抽搐、昏迷等病情加重的表现[1-2]。对产妇进行有效、合理的PE预防和早期治疗是避免母婴生命健康受到威胁的最佳选择,因而临床中如何早期有效预测PE具有重要意义[3]。目前临床上主要通过患者症状、高危因素、体征和辅助检查等手段对PE进行诊断和评估,有研究者根据胎盘血流灌注不足是引起PE的主要机制而提出采用三维能量多普勒超声预测PE风险[4];另有研究认为胎盘生长因子(placental growth factor,PLGF)浓度改变是引起PE发生的关键因素[5];同时还有研究发现孕妇年龄、高血压家族史等因素也与PE的发生有关[6],由此可见PE的发生与多方面因素有关,通过单一的指标难以准确预测PE的风险。本研究旨在通过整合三维能量多普勒超声指标、PLGF及临床、病理因素,采用多因素二元Logistic回归筛选出PE发生的独立影响因素,并以此构建列线图模型以预测PE的风险。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2018年1月至2022年1月南山区妇幼保健院收治的163例PE患者为病例组,选择同期在我院孕检的健康孕妇163例为对照组进行回顾性分析。纳入标准:① 病例组符合PE的相关诊断[7]:孕20周后出现收缩压≥140 mmHg和/或舒张压≥90 mmHg,且符合下列中的任一项:(a)尿蛋白≥0.3 g/24 h;(b)尿蛋白/肌酐比值≥0.3;(c)随机尿蛋白≥(+);(d)无尿蛋白但出现心、肝、肺、肾等重要脏器受累或血液系统、消化系统、神经系统的异常改变,胎盘-胎儿受累。② 对照组不符合PE的诊断;③ 单胎妊娠,在我院规律产检;④ 自然妊娠;⑤ 在妊娠16～20周行三维能量多普勒超声检查;⑥ 拟分析的相关资料完整。排除标准:① 原发性高血压患者;② 合并有严重精神疾病无法配合相关检查者;③ 严重传染性疾病者;④ 甲状腺功能异常者;⑤ 妊娠期糖尿病、贫血、尿路感染者;⑥ 自身免疫性疾病患者。本研究通过医院伦理委员会审批(审批号:NSFYEC-KY-2021037),患者知情并签署同意书。

1.2 方法

1.2.1 一般资料 收集研究对象年龄、产次、孕前BMI、孕期增重、自然流产史、高血压病家族史、羊水过少、吸烟史等资料。

1.2.2 三维能量多普勒超声检查 所有研究对象均采用GE Voluson E10超声诊断仪进行检查,二维凸阵探头(频率1.0～5.0 MHz)及三维容积探头(频率4.0～8.0 MHz),二维超声基础上测量胎儿大小;在胎儿安静状态及无呼吸样运动影响时采用三维容积探头对胎盘血流能量灌注等情况进行详细探查,包括血流指数(flow index,FI)、血管指数(vascularization index,VI)、血管血流指数(vascularization flow index,VFI)。胎盘子宫壁基底部与脐带胎盘入口间为感兴趣区,三维能量图像采集过程中保持平静呼吸状态,所有超声检查图像由4名五年以上经验丰富的超声科医师进行检查,采用VOCAL手动描绘并完成胎盘的立体图像,A平面作为参考平面,选择直方能量图,计算VI、FI及VFI等参数。

1.2.3 实验室指标 ① 血常规指标:收集调查对象血红蛋白(hemoglobin,HB)、红细胞压积(hematocrit,HCT)、血小板计数(platelet count,PLT)水平。② PLGF:孕16～20周采集空腹静脉血5 mL,离心收集血清,并采用酶联免疫吸附法检测受试者血清中PLGF表达水平,严格遵照试剂盒说明书进行操作。

1.2.4 评价方法 比较两组对象一般资料、三维能量多普勒超声检查指标及实验室指标,以LASSO回归筛选变量后行多因素Logistic回归筛选出独立性影响因素,根据Logistic回归结果构建列线图模型,并对模型进行验证。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 两组一般资料、三维能量多普勒超声检查指标及实验室指标比较

两组年龄、孕前BMI、孕期增重、高血压病家族史、吸烟史、羊水过少、VI、FI、VFI、HB、HCT及PLGF比较,差异均有统计学意义(P<0.05),详见表1。

表1 两组一般资料、三维能量多普勒超声检查指标及实验室指标比较

2.2 预测因素筛选

以患者预后为结局变量,表1中的所有因素作为自变量,通过三折交叉验证LASSO回归模型中的最佳λ,并于lambda1.1SE及lambda1.min处绘制虚拟垂直线,结果显示7个潜在的预测因素被打印,分别为高血压病家族史、年龄、VI、FI、VFI、HCT及PLGF,见图1、2。

图1 LASSO回归交叉验证结果

图2 LASSO回归的系数路径

2.3 PE的多因素分析

将LASSO回归筛选的变量为协变量,以是否PE为自变量,行多因素二元Logistic逐步回归,结果显示:高血压病家族史、年龄、VI、FI、VFI、HCT及PLGF为PE发生的独立影响因素(P<0.05),详见下页表2。

2.4 PE风险预测列线图模型的建立

基于多因素分析结果构建PE风险预测的列线图模型,见下页图3。

2.5 模型验证

以ROC法评估列线图模型对PE的预测效能,AUC为0.905,95%CI为0.873-0.938,(P<0.05),见下页图4;提示模型区分度较好。以Bootstrap法对进行内部验证,以原始数据重复抽样1 000次,结果显示:平均绝对误差0.008,预测曲线与标准曲线基本拟合,提示模型预测准确度较高,见下页图5。H-L拟合优度检验结果显示,χ2=0.426,P=0.514,提示列线图模型预测概率与实际预后不良率存在较好的一致性。

表2 PE的多因素分析

图3 PE风险预测列线图模型

Sensitivity1-SpeciticityAUC:0.905(0.873-0.938)1-SpeciticityActualProbabilltyIdealLogisticcalibrationNonparametricPredictedProbabilityDxyC(ROC)R2DUQBrierInterceptSlopeEmaxE90EavgS:zS:p0.8100.9050.6030.599-0.0060.6050.1230.0001.0000.0200.0150.008-0.2450.806

2.6 决策曲线

决策曲线分析结果显示,当该列线图模型预测PE的概率阈值为0.05～0.95时,患者的净受益率大于0,见图6。

图6 决策曲线

3 讨论

据统计,产科并发症中约有7%为PE,关于PE的发生机制目前尚未被完全阐释,母胎界面学说目前被大部分学者推崇,该学说认为胎盘缺陷是PE的一个重要病因[8-9]。在正常妊娠早期,绒毛滋养细胞脱离基底膜后可侵入蜕膜而成为绒毛外滋养细胞,该细胞可进入子宫螺旋动脉并逐步取代血管内皮细胞,使子宫螺旋动脉压下降而增加胎盘血流灌注量[10]。但当各种原因所致绒毛滋养细胞侵袭能力下降时,可影响子宫螺旋动脉的重铸,引起胎盘血流灌注下降而影响其功能,并释放大量的氧化中间产物,诱发氧化应激反应及血管内皮细胞损伤,最终导致PE的发生[11]。研究表明,对于PE高危孕妇,孕16周前预防性口服小剂量阿司匹林可有效降低PE的发病风险,预防的关键在于准确识别出高风险PE孕妇[12]。

本研究通过收集一般资料、三维能量多普勒超声检查指标及实验室指标,筛选出PE的独立影响因素,并以此建立列线图模型预测孕妇PE风险。多因素二元Logistic逐步回归结果显示:年龄、高血压病家族史、VI、FI、VFI、HCT及PLGF为PE发生的独立影响因素(P<0.05)。① 年龄方面,本研究结果显示年龄为PE发生的独立影响因素,与相关研究结果一致[13]。文献报道称孕妇年龄>35岁者PE的发生风险是<35岁者的2～4倍,这可能与年龄较大的孕妇基础血压更高有关[14];加上此部分孕妇的工作、孕期心理压力更大,也是引起孕期血压升高的重要因素;再者,随着孕妇年龄的升高,子宫血管老化也是引起PE风险增加的重要原因。② 高血压病已被证实有明显的家族聚集性,若父母均为高血压,则子女高血压患病率高达50%[15]。关于高血压病家族史对PE的影响,有研究发现父方、母方患高血压的孕妇发生PE的风险系数分别为3.27、3.83,若父母双方均为高血压病患者,风险系数更是高达10.21[16]。本研究结果显示高血压病家族史为PE的影响因素,与上述结果相一致,提示PE的发生与遗传有关。目前的主流观点是PE属于遗传、环境因素相关的多基因疾病,表观遗传学的研究发现非编码RNA、DNA甲基化、组织蛋白修饰、基因组印迹等的改变均与PE的发生密切相关[17]。③ VI、FI、VFI均为三维能量多普勒超声的常用指标,该技术因在观察低流速、低流量末梢血供方面具有明显优势而常用于胎盘血管树的监测,三维能量多普勒超声不仅可提供血管走形、分支等立体关系,还可提供单位容积内血细胞量等指标[18]。VI为感兴趣区域内单位容积的血管树,FI为目标容积内血流信号的平均强度,VFI则是上述指数的综合表达。前文已述胎盘缺陷学说是被广泛认可的理论学说,基于该学说通过检测VI、FI、VFI等指标可及时发现胎盘等目标区域的血流灌注改变而预测PE发生风险,并针对性地采取降低子宫动脉血流阻力、改善胎盘血流灌注等措施以降低PE风险。④ HCT为血常规指标的一种,多用于贫血诊断及分类,本研究发现HCT为PE的独立影响因素,病例组HCT水平高于对照组,这与PE患者为改善全身特别是胎盘的缺氧状态而反应性地使可携氧的红细胞数量增加有关[19]。另外随着PE病情的进展,可导致血管内皮损伤加重而使血容量下降,进一步引起HCT水平的升高。有报道称孕中期是HCT的最低点,若此时HCT水平升高则提示PE的风险可大大增加,因而可用于PE风险的预测[20]。⑤ PLGF是机体内重要的血管内皮生长因子(VEGF)家族成员,其属于糖蛋白同型二聚体分子,具有激活血管内皮细胞并促进细胞迁移和增殖的生理学功能。本研究发现PLGF为PE发生的独立影响因素,与相关研究结果一致[21],关于PLGF对PE发生的影响机制目前尚不明确,可能与PLGF可通过自分泌方式促进滋养细胞增殖分化,并可以旁分泌方式调节胎盘血管形成,还能与VEGF起协同作用提高其生物活性,促进胎盘血管发展,维持胎盘的血供及功能有关。

关于PE危险因素的研究国内已有相关报道,吕鑫等[22]曾对早发与晚发子痫前期危险因素进行对比分析,但仅采用二元Logistic回归模型,未依此建立列线图预测模型,二元Logistic回归模型计算复杂,需要使用者具有一定的统计学知识,临床推广难度较大。列线图模型是在多因素Logistic回归分析基础上整合多种预测指标,在同一平面绘制带刻度线段的预测模型,该模型实质为多因素Logistic回归分析的可视化工具,既可整合多种预测指标,又可方便地应用于每位患者的个性化预测。列线图模型具有可视化、解读方便的优势,可用于临床上孕妇PE发生的风险预测,医护人员可将预测结果向患者展示并解释,有助于提高患者治疗依从性,临床上可通过加强可控因素管理以降低此类PE的发生率。对于风险较高的患者应尽早进行全面检查,做到早诊断、早治疗。

综上所述,PE的发生与孕妇年龄、高血压病家族史、三维能量多普勒超声指标等因素有关,采用上述指标构建的列线图模型可用于预测PE且具有较高的准确度与区分度。